Προσομοίωση προέντασης των στύλων της κατασκευής μεταξύ δώματος και του εδάφους

[seismic]

Συντονισμός. <span data-offset-key="8qrqh-0-0"><span data-text="true">


1) Ο σεισμός είναι μια ροπή. Η ροπή είναι μία δύναμη κυκλικής τροχιάς γύρω από ένα σημείο άρθρωσης. Αυτό σημαίνει ότι κάθε τοίχωμα της κατασκευής με μήκος που εκτείνεται από το ισόγειο μέχρι τον τελευταίο όροφο δέχεται αυτή την ροπή. Αυτή η ροπή ανατροπής δημιουργείται από την φορά του σεισμού στην βάση της κατασκευής που την μετατοπίζει κατά μία κατεύθυνση και από την αντίθετη φορά των δυνάμεων της αδράνειας των ορόφων. Αυτές οι αντίρροπες εντάσεις λόγο της ελαστικότητας των υποστυλωμάτων δημιουργούν μεγαλύτερη μετατόπιση στους πάνω ορόφους. Αν η μετατόπιση είναι αρκετά μικρή για να κρατήσει όλα τα μέλη της δομής εντός της ελαστικής περιοχής, η ενέργεια που δημιουργείται, είναι ενέργεια που αποθηκεύεται στη δομή και εκτονώνεται μετά για να επαναφέρει την δομή στην αρχική της μορφή. Ένα παράδειγμα είναι το ελατήριο.




Αυτή την αποθήκευση της ενέργειας και εν συνεχεία την απόδοσή της προς την αντίθετη κατεύθυνση που εφαρμόζει το ελατήριο, στη δομική κατασκευή την αποθηκεύει και την εκτονώνει το υποστύλωμα και η δοκός. Με λίγα λόγια, όλη η επιτάχυνση του σεισμού μετατρέπεται σε αποθηκευμένη ενέργεια στην δομή. Όσο η μετατόπιση κρατά κάθε τμήμα οποιουδήποτε μέλους εντός ελαστικής περιοχής, όλη η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στη δομή θα κυκλοφορήσει στο τέλος του κύκλου, προς την αντίθετη κατεύθυνση.




Εάν η σεισμική ενέργεια (που μετράται από την επιτάχυνση εδάφους) είναι πάρα πολύ μεγάλη, θα παράγει υπερβολικά μεγάλες μετατοπίσεις που θα προκαλέσουν μια πολύ υψηλή καμπυλότητα στα κατακόρυφα και οριζόντια στοιχεία. Αν η καμπυλότητα είναι πολύ υψηλή, αυτό σημαίνει ότι η περιστροφή των τμημάτων των στηλών και των δοκών θα είναι πολύ πάνω από την ελαστική περιοχή (Θλιπτική παραμόρφωση σκυροδέματος πάνω από το 0,35% και τάσεις των ινών του οπλισμού πάνω από το 0,2 %). Όταν η περιστροφή περάσει πάνω από αυτό το όριο ελαστικότητας, η δομή αρχίζει να «διαλύει την αποθήκευση της ενέργειας «μέσω πλαστικής μετατόπισης, το οποίο σημαίνει ότι τα τμήματα θα έχουν μια υπολειμματική μετατόπιση που δεν θα είναι σε θέση να ανακτηθεί (ενώ στην ελαστική περιοχή όλες οι μετατοπίσεις ανακτώνται).




Βασικά ο σχεδιασμός της αντοχής ενός σημερινού κτιρίου περιορίζεται στα όρια του ελαστικού φάσματος σχεδιασμού, και μετά περνά στις προεπιλεγμένες πλαστικές περιοχές, οι οποίες είναι προεπιλεγμένες περιοχές αστοχίας, (συνήθως είναι τα άκρα των δοκών) ώστε να μην καταρρεύσει η δομή. (Η δομή καταρρέει όταν αστοχήσουν τα υποστυλώματα με λοξό/ σχήμα αστοχίας). Αν τα τμήματα που βιώνουν τις πλαστικές παραμορφώσεις, ξεπερνούν το όριο του σημείου θραύσης, και είναι και πάρα πολλές πάνω στην δομή, η δομή θα καταρρεύσει. Σε αυτή την μεγάλη μετατόπιση του δώματος που συντελεί στην μέγιστη παραμόρφωση και τελικά οδηγεί στην αστοχία ακόμα και την κατάρρευση της κατασκευής συντελεί να συμβεί ο συντονισμός. Όταν η ταλάντωση είναι εξαναγκασμένη, η συχνότητα της είναι η συχνότητα του διεγέρτη. Όταν η συχνότητα του διεγέρτη ταυτίζεται με την ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή έχουμε συντονισμό.

Κατά το συντονισμό το σύστημα έχει το μέγιστο δυνατό πλάτος και τη μέγιστη δυνατή ενέργεια. Αν δεν υπάρχουν αποσβεστικές δυνάμεις, τότε το πλάτος της ταλάντωσης γίνεται θεωρητικά άπειρο.

Έτσι, η ταλάντωση μπορεί να γίνει τόσο έντονη, ώστε να καταστραφεί ο ταλαντωτής. Αν η προσφορά ενέργειας είναι μεγαλύτερη, τότε υπάρχει κίνδυνος καταστροφής του ταλαντωτή. Η ευρεσιτεχνία που διαθέτω είναι η μόνη στον κόσμο η οποία σταματάει τον συντονισμό χρησιμοποιώντας μία εξωτερική πηγή άντλησης ενέργειας κόντρα στην ροπή ανατροπής κάθε ενός τοιχώματος. Τελικά κύριοι πολιτικοί μηχανικοί για να ξέρω και εγώ θέλετε έναν μηχανισμό που να σταματά δυναμικά σε κάθε κύκλο φόρτισης του σεισμού την μεγάλη μετατόπιση των πάνω ορόφων? Σας είναι χρήσιμος ένας μηχανισμός για αυτή την δουλειά ναι ή όχι?
Δεν θα σου άρεσε να ελέγχεις τον συντονισμό? Δεν θα σου άρεσε η κατασκευή να λικνίζετε πάντα μέσα στην ελαστική περιοχή μετατόπισης ανεξαρτήτος της έντασης της διάρκειας και της συχνώτητας του σεισμού? Αν δεν σου αρέσει μπορείς να μου πεις τον λόγο?